One of the major challenges facing cancer therapy today is the resistance to radiation and chemotherapy that some tumor cells exhibit. Our study was aimed at exploring the role of CUX1 in resistance to both radiation and chemotherapy. CUX1 is a metazoan transcription factor which is cleaved by cathepsin L from its p200 full-length form into the p110 isoform during the G1/S phase transition, thus allowing transcriptional activation of genes involved in cell cycle progression and DNA replication. Overexpression of p110 CUX1, as seen in many tumors and cancer cell lines, is known to accelerate cell proliferation by shortening the G1 phase of the cell cycle. We first investigated whether a relationship existed between the CUX1 and RAS oncogenes in the context of radioresistance. Expression of constitutively activated RAS has been shown to promote radioresistance in many cell lines. Previous results from our laboratory have demonstrated a correlation between RAS activation and upregulation of p110 CUX1. Throughout this study, we have shown that overexpression of p110 CUX1 leads to radioresistance whereas knockdown of CUX1 sensitizes cells to radiation therapy. It has been documented that RAS activation stimulates production of short nuclear cathepsin L and production of p110 CUX1. In line with this, we have demonstrated that inhibition of cathepsin L causes a reduction in p110 CUX1 levels and concomitantly sensitizes cells to radiation therapy. As such, we hypothesize that there is interplay between RAS, cathepsin L and CUX1 leading to radioresistance. In parallel to this, CUX1 has been linked to DNA damage response via transcriptional activation of several genes enabling cells to mount an efficient response to DNA damage. We have shown that compromising the DNA binding activity of p110 CUX1 in the presence of radiation, a potent source of DNA damage, causes decreased clonogenic survival. We have also shown that compromising the DNA binding activity of p110 CUX1 impairs recruitment of Ku80 to DNA, thus suggesting a direct role for CUX1 in Non-Homologous End Joining (NHEJ) DNA repair. During the second part of our study, we investigated whether CUX1 plays a role in resistance to chemotherapy. We found that overexpression of p110 CUX1 increases resistance to chemotherapeutic drugs affecting microtubule dynamics such as Paclitaxel and Vincristine. Conversely, knockdown of CUX1 was shown to promote sensitivity to the aforementioned drugs. RAS-transformed cells are known to exhibit heightened mitotic stress and CUX1 knockdown was found to be synthetic lethal for RAS-transformed cells. We have found that knockdown of CUX1 selectively over-sensitizes RAS cells to chemotherapeutic drugs affecting microtubule dynamics, thus suggesting that CUX1 helps alleviate mitotic stress exhibited by RAS-transformed cells. / L'un des défis majeurs auquel est confronté le traitement du cancer aujourd'hui est la résistance à la radiothérapie et la chimiothérapie de certaines cellules tumorales. Notre étude visait à explorer le rôle de CUX1 dans la résistance à la radiothérapie et la chimiothérapie. CUX1 est un facteur de transcription métazoaire qui est clivé pendant la transition de phase G1/S par la cathepsine L à partir de sa forme pleine longueur p200 pour générer l' isoforme p110. p110 CUX1 permet l'activation transcriptionnelle de gènes impliqués dans la progression du cycle cellulaire et de la réplication d'ADN. La surexpression de p110 CUX1, observée dans de nombreuses tumeurs et lignées cellulaires cancéreuses, stimule la prolifération cellulaire en raccourcissant la phase G1 du cycle cellulaire. Nous avons d'abord cherché à connaître si une relation existait entre les oncogènes CUX1 et RAS dans le contexte de la radiorésistance. Il a été démontré que l'expression constitutive de RAS promouvoit la radiorésistance dans de nombreuses lignées cellulaires. De plus, certains résultats antérieurs provenant de notre laboratoire ont démontré une corrélation entre l'activation de RAS et l'augmentation de p110 CUX1. À travers cette étude, nous avons démontré que la surexpression de p110 CUX1 conduit à la radiorésistance alors qu'une diminution dans l'expression de CUX1 sensibilise les cellules à la radiothérapie. Il a été démontré que l'activation de RAS stimule la production de la cathepsine L nucléaire ainsi que celle de p110 CUX1. Nous avons démontré que l'inhibition de la cathepsine L entraîne une réduction des niveaux de p110 CUX1 et sensibilise les cellules à la radiothérapie. De ce fait, nous émettons l'hypothèse qu'il existe un mécanisme reliant RAS, la cathepsine L et CUX1 conduisant à la radiorésistance. En parallèle à cela, CUX1 a été lié à la réponse du dommage à l'ADN à travers l'activation transcriptionnelle de plusieurs gènes permettant aux cellules de monter une réponse efficace aux dommages à l'ADN. Nous avons démontré que compromettre l'activité de liaison à l'ADN de p110 CUX1 en présence de radiation, une puissante source de dommages à l'ADN, entraîne une diminution de la survie cellulaire. Nous avons également démontré que compromettre l'activité de liaison à l'ADN de p110 CUX1 prévient le recrutement de Ku80 à l'ADN, suggérant ainsi la possibilité que CUX1 puisse jouer un rôle direct dans le mécanisme de réparation de l'ADN de type « NHEJ ». Au cours de la deuxième partie de notre étude, nous avons examiné si CUX1 pouvait jouer un rôle dans la chimiothérapie. Nous avons trouvé que la surexpression de p110 CUX1 augmente la résistance aux médicaments chimiothérapeutiques tels que le paclitaxel et la vincristine qui affectent la dynamique des microtubules. De même, une réduction de CUX1 semble favoriser la sensibilité aux médicaments mentionnés ci-dessus. Il a été démontré que les cellules contenant RAS constitutivement activé contiennent non seulement un niveau de stress mitotique élevé, mais possèdent aussi CUX1 comme cible synthétique létale. Nous avons constaté qu'une réduction de CUX1 résulte en une sensibilisation séléctive des cellules surexprimant RAS envers les médicaments chimiothérapeutiques affectant la dynamique des microtubules. Ainsi, ceci suggère que CUX1 aide à soulager le stress mitotique subit par les cellules RAS.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.117203 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Bouzid, Amel |
| Contributors | Alain Nepveu (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Biochemistry) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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